Тепловой и динамический расчет дизельного двигателя

0

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Электроэнергетический факультет

Кафедра электро- и теплоэнергетики

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Тепловые двигатели и нагнетатели»

 

Тепловой и динамический расчет дизельного двигателя

Пояснительная записка

 

ОГУ 13.03.01.3017.011

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                          Руководитель

                                                                                          ___________ С.А.Наумов

                                                                                         «___»______________2017г

                                                                                          Исполнитель

                                                                                          студент группы 14ТТ(б)ЭоП

                                                                                          ____________Н.В.Селищев

                                                                                         «___»______________2017г

 

 

 

 

 

 

 

Оренбург 2017

 

 

Аннотация

 

Пояснительная записка содержит 34 страницы, в том числе 3 таблицы, 3 источника использованной литературы. Графическая часть выполнена на 2 листах формата А1.

В данном проекте изложен процесс освоения теплового и динамического расчета двигателя внутреннего сгорания.  Выработка умения составлять текстовую часть конструкторской документации; закрепление и углубление знаний, полученных в процессе изучения общетехнических дисциплин.

 

 

 

 

Содержание

 

 

Введение………………………………………………………………...……….....

5

1

Тепловой расчет двигателя на номинальном режиме работы….….……

7

1.1

Расчет процессов газообмена …….…..…………………………………...

7

1.2

Расчет процесса сжатия ….………………………………………………..

9

1.3

Расчет процесса сгорания …………………………………………...…….

10

1.3.1

Термохимический расчет процесса сгорания ……………………………

10

1.3.2

Термодинамический расчет процесса сгорания …………………………

12

1.4

Расчет процесса расширения…………………...…………………………

14

1.5

Расчет показателей рабочего цикла двигателя ......………………………

15

1.5.1

Индикаторные показатели цикла ……………………...………………….

15

1.5.2

Эффективные показатели цикла ……...…………………………………..

16

1.5.3

Основные размеры двигателя……………………………….....................

17

1.6

Построение индикаторной диаграммы …………………………………..

19

1.6.1

Выбор масштабов ………….………………………………………………

19

1.6.2

Характерные линии и точки ………………………….…………………

19

1.6.3

Построение политроп сжатия и расширения …………………………….

21

1.6.4

Скругления индикаторной диаграммы …………………………………..

23

2

Кинематика и динамика КШМ …………………………………………...

24

2.1

Расчет кинематических параметров КШМ .……………………………...

24

2.1.1

Перемещение поршня ……………………..………………………………

24

2.1.2

Скорость поршня ………………………………………………...………...

24

2.1.3

Ускорение поршня …………………………...……………………………

25

2.2

Динамический расчет кривошипно – шатунного механизма …….…...

27

2.2.1

Силы давления газов ………………………………..……………………..

27

2.2.2

Приведение масс частей кривошипно – шатунного механизма………...

28

2.2.3

Силы инерции………………………………………………………………

29

2.2.4

Суммарные силы, действующие в кривошипно – шатунном механизме

29

2.2.5

Диаграмма суммарного крутящего момента ….…….…………………...

32

Заключение…………………………………………………………………………                    

33

Список использованных источников………………………………………..……

34

 

 

 

 

Исходные данные:

Назначение двигателя

автомобильный

Тип двигателя

карбюраторный

Тактность двигателя

четырехтактный

Номинальная эффективная мощность двигателя

Nе = 75 кВт

Номинальная частота вращения коленчатого вала

.

Число цилиндров

6

Расположение цилиндров

рядное

 

Степень сжатия 12

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

Прогресс в автомобильной и тракторной промышленности, дальнейшее увеличение грузооборота автомобильного транспорта, значительное расширение тракторного парка в сельском хозяйстве предусматривает не только количественный рост автотракторного парка, но и значительное улучшение использования имеющихся автомобилей и тракторов, повышение культуры их эксплуатации, увеличение межремонтных сроков.

В области развития и совершенствования автомобильных и тракторных двигателей основными задачами на современном этапе являются: расширение использования дизелей, снижение топливной экономичности и удельной массы двигателей, стоимости их производства и эксплуатации. Значительно больше внимания уделяется использованию электронно – вычислительных машин пи расчетах и испытаниях двигателей. Намечаются пути использования вычислительной техники непосредственно в конструкции двигателей и в первую очередь в конструкции дизелей.

Выполнение этих задач требует от специалистов, связанных с производством и эксплуатацией автомобильных и тракторных двигателей, глубоких знаний теории, конструкции и расчета двигателей внутреннего сгорания.

Применение двигателей внутреннего сгорания во всех областях народного хозяйства и в самых различных условиях способствует разнообразию конструктивных форм и масштабов их производства. В соответствии с этими особенностями двигателестроения весьма различны и применяемые материалы и технология производства двигателей. Однако только наиболее простые и тяжелые тихоходные стационарные и судовые двигатели, выпускаемые относительно малыми сериями, выполняются в основном в пределах 3 – го класса точности с применением рядовых материалов. В крупносерийном производстве, особенно двигателей специального назначения, применяются качественные материалы с обработкой ряда деталей даже по 1 – му классу точности. Массовое производство транспортных быстроходных двигателей также требует высокой культуры производства (не ниже 2 – го класса точности).

Общие направления двигателестроения – повышение быстроходности, увеличение напряженности, связанное со снижением веса – естественно выдвигают все более высокие требования как к качеству материалов, так и к технологии производства, что является стимулом их дальнейшего улучшения.

Таким образом, интенсивно развивающееся двигателестроение относится к группе производств машин высокой точности, что и определяет прогрессивный характер данной отрасли.

Исходным материалом для проектирования новой машины служит проектное задание, содержащее технические требования, которым должны удовлетворять основные показатели работы новой машины.

Общие требования, которые предъявляются при создании нового двигателя заданной мощности и числа оборотов, сводятся к обеспечению наименьшего веса и габаритов, наибольшей экономичности, наибольшей надежности и увеличения срока службы, наибольшей простоты конструкции и дешевизны производства и эксплуатации, безопасности и удобства обслуживания.

Одновременное удовлетворение этих требований представляет значительные трудности, так как отдельные требования находятся в некотором противоречии между собой.

Так, например, необходимость достижения минимального веса не всегда увязывается с требованием наибольшей экономичности вследствие того, что максимальная мощность двигателя с внешним смесеобразованием получается при несовершенном сгорании топлива. Необходимость получения минимального веса не увязывается и с требованием наибольшего сока службы, так как высоконапряженные двигатели с малым удельным весом естественно подвержены большему износу.

Для создания легкого двигателя необходимо применять качественные материалы и обеспечит высокую точность изготовления, что приводит к удорожанию производства и эксплуатации. Требование повышения экономичности, кроме того, связано с проблемой снабжения топливом. Так, например, для карбюраторного двигателя удовлетворение этого требования определяется в основном повышением степени сжатия и, соответственно, применением топлива с более высоким октановым числом. Вопрос об экономичности двигателя следует рассматривать не только в отношении величины удельного расхода топлива, но также с учетом ресурсов данного топлива, возможностей и трудностей его производства. Высокая ценность топлив, применяемых в двигателях внутреннего сгорания, определяет необходимость тщательного выбора наиболее рационального топлива, а в некоторых случаях перед конструктором встает вопрос создания двигателя, который мог бы работать, например, на жидких топливах различных сортов или даже, при условии смены некоторых деталей, работать на газообразном топливе вместо жидкого (конвертивные двигатели).

Следует отметить, что массовый характер производства двигателей для наземного транспорта обеспечивает их относительную дешевизну даже при необходимой сложности конструкции, применении качественных материалов и высокой точности обработки деталей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Тепловой расчет двигателя на номинальном режиме работы

 

 

1.1 Расчет процессов газообмена

 

 

Так как по заданию двигатель работает без наддува, то в качестве исходного заряда на впуске принимается давление и температура окружающей среды, 0К, МПа:

 
 

(1)

 

 

 

 
 

(2)

 

 

 

 

Определим плотность заряда на впуске, ρк, кг/м3:

 

(3)

 

,

 

где: R – газовая постоянная;

 

 

 

Определим давление остаточных газов, prн, МПа:

 
 

(4)

 

 

 

 

 

В соответствии с заданием принимаем температуру остаточных газов равной, Тr, К:

 

 

 

Определим температуру подогрева свежего заряда, ΔТн, К:

 

 

 

Определим давление рабочего тела в конце впуска, ра, МПа:

 
 

(5)

 

 

 

,

 

где: Δра – потери давления во впускной системе;

 

Определим потери давления во впускной системе, Δра, МПа:

 

(6)

 

,

 

где: β – коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра;

ξвп – коэффициент сопротивления впускной системы;

ωвп – средняя за процесс впуска скорость движения смеси в наименьем сечении впускной системы, м/с;

ρк – плотность заряда на впуске, кг/м3;

 

 

 

Определим коэффициент остаточных газов, γr:

 

(7)

 

,

 

где: ε – степень сжатия;

φдоз – коэффициент дозарядки;

 

 

На номинальном режиме работы величина γr для ДсИз  должна находиться в пределах 0,06…0,10.

Определим температуру в конце впуска, Та, К:

 

(8)

 

 

 

 

Величина Та согласно статистическим данным при работе на номинальном режиме должна быть в пределах: для карбюраторных ДсИЗ 325-360К

Определим коэффициент наполнения, ηv:

 

(9)

 

 

 

Значение коэффициента наполнения ηv при работе карбюраторных  ДсИЗ без наддува на номинальном режиме находится в пределах 0,75 – 0,82.

 

 

1.2 Расчет процесса сжатия

 

 

Определим давление в конце процесса сжатия, рс, МПа:

 

(10)

 

,

 

где: п1 – показатель политропы сжатия;

 

 

Определим температуру в конце процесса сжатия, Тс, К:

 
 

(11)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Расчет процесса сгорания

 

 

1.3.1 Термохимический расчет процесса сгорания

 

 

Определим количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания 1 кг жидкого топлива, в массовых единицах, lo, кгвоздуха/кгтоплива:

 
 

(12)

 

 

 

 

 

Определим количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания 1 кг жидкого топлива, в объемных единицах, Lo, кмоль/кгтоплива:

 

(13)

 

 

 

Определим количество заряда, находящегося в цилиндре в конце сжатия, Мс, кмоль/кг:

 
 

(14)

 

 

 

,

 

где: М1 – количество свежего заряда, находящегося в цилиндре, кмоль/кг;

Мr – количество остаточных газов в цилиндре, кмоль/кг;

 

Определим количество свежего заряда, находящегося в цилиндре, М1, кмоль/кг:

 
 

(15)

 

 

 

,

 

где: α – коэффициент избытка воздуха(0,85-0,95);

 

 

Определим количество остаточных газов в цилиндре, Мr, кмоль/кг:

 
 

(16)

 

 

 

 

 

 

Определим количество заряда, находящегося в цилиндре к концу процесса сгорания, Mz, кмоль/кг:

 
 

(17)

 

 

 

,

 

где: М2 – количество продуктов сгорания, образующихся при сгорании 1 кг жидкого топлива, кмоль/кг;

 

Определим количество продуктов сгорания, образующихся при сгорании 1 кг жидкого топлива,  М2, кмоль/кг:

 
 

(18)

 

 

 

 

 

 

Определим химический коэффициент молекулярного изменения, μд:

 
 

(19)

 

 

 

 

Величина  mд  находится в пределах: для бензиновых двигателей 1,02 – 1,12

 

 

1.3.2 Термодинамический расчет процесса сгорания

 

 

Определим теплоемкость заряда в зависимости от температуры конца сжатия, μcvс, кДж/(кмоль·К):

 
 

(20)

 

 

 

 

 

Определим теплоемкость продуктов сгорания, μcvz, кДж/(кмоль·К):

 

(21)

 

,

 

где: Тz – температура продуктов сгорания;

 

Определим потери теплоты из – за химической неполноты сгорания богатых смесей, ΔQн, кДж/кг:

 
 

(22)

 

 

 

 

 

Определим температуру в конце процесса сгорания, Тz, К:

 

(23)

 

,

 

где: a, b, c – коэффициенты;

 

Определим коэффициент а:

 

(24)

 

 

 

 

 

Определим коэффициент b:

 

(25)

 

 

 

Определим коэффициент с:

 

(26)

 

,

 

где: ξ – коэффициент использования теплоты;

Qн – низшая теплота сгорания топлива;

λ – степень повышения давления;

 

 

 

 

Определим давление газов в конце сгорания, рz, МПа:

 
 

(27)

 

 

 

 

 

Степень повышения давления двигателя с искровым зажиганием:

 

 

1.4 Расчет процесса расширения

 

 

Определим давление в конце процесса расширения, pb, МПа:

 

(30)

 

,

 

где: п2 – показатель политропы;

 

 

Определим значение температуры в конце процесса расширения, Тb, К:

 

(31)

 

 

 

Осуществим проверку ранее принятой температуры остаточных газов, Tr:

 

(32)

 

 

 

 

Определим величину погрешности, ΔТr, %:

 

(33)

 

 

 

Расчетное значение температуры отличается от выбранного менее чем на 5%, следовательно значения Тr и рr выбраны верно.

 

 

1.5 Расчет показателей рабочего цикла двигателя

 

 

1.5.1 Индикаторные показатели цикла

 

 

Определим среднее индикаторное давление цикла, pi, МПа:

 

(34)

 

,

 

где: μп – коэффициент полноты индикаторной диаграммы;

 

Определим индикаторный КПД, ηi:

 

(35)

 

 

 

Определим удельный индикаторный расход топлива, gi, г/(кВт·ч):

 

(36)

 

 

 

1.5.2 Эффективные показатели цикла

 

 

Определим среднюю скорость поршня, υср, м/с:

 

(37)

 

,

 

где: S – ход поршня, мм;

п – число оборотов вала двигателя;

 

 

Определим величину рм, МПа:

 
 

(38)

 

 

 

 

 

Определим среднее эффективное давление, ре, МПа:

 
 

(39)

 

 

 

 

 

Определим механический КПД, ηм:

 

(40)

 

 

 

Определим эффективный КПД, ηе:

 
 

(41)

 

 

 

 

Определим удельный эффективный расход топлива, ge, г/(кВт·ч):

 

(42)

 

 

 

 

1.5.3 Основные размеры двигателя

 

 

Определим рабочий объем цилиндра, Vh, л:

 
 

(43)

 

 

 

,

 

где: τ – тактность;

i – число цилиндров;

Ne – эффективная мощность, кВт;

 

 

Определим диаметр цилиндра, D, мм:

 

(44)

 

,

 

где: ψ – отношение хода поршня к диаметру цилиндра;

 

 

Принимаем диаметр цилиндра равным D = 113 мм.

Определим ход поршня, S, мм:

 
 

(45)

 

 

 

 

 

Определим уточненное значение средней скорости, υсру, м/с:

 

(46)

 

 

 

Определим рабочий объем цилиндра, Vh, л:

 

(47)

 

 

 

Определим эффективную мощность двигателя, Nе, кВт:

 

(48)

 

 

 

Определим эффективный крутящий момент, Ме, Н·м:

 

(49)

 

 

 

Определим часовой расход топлива, GТ, кг/ч:

 
 

(50)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6 Построение индикаторной диаграммы

 

 

1.6.1 Выбор масштабов

 

 

Индикаторная диаграмма строится для номинального режима работы двигателя на основании данных, полученных в тепловом расчете. При этом по оси ординат откладывается давление в абсолютных единицах (МПа), а по оси абсцисс – объем (л).

Определим масштаб по оси абсцисс для хода поршня, МS, ммх/ммд:

 

 

Определим масштаб давления, Мр, МПа/мм:

 

 

 

1.6.2 Характерные линии и точки

 

 

Определим объем камеры сгорания, Vc, л:

 

(51)

 

 

 

Определим отрезок, характеризующий объем камеры сгорания, Sc, мм:

 

(52)

 

 

 

Определим отрезок, характеризующий объем камеры сгорания с учетом принятого масштаба, ОА, мм:

 

(53)

 

 

Определим ход поршня с учетом масштаба, АВ, мм:

 

(54)

 

 

 

 

Определим отрезок Аr, мм:

 

(56)

 

 

 

Определим отрезок Ас, мм:

 

(57)

 

 

 

Определим отрезок Аz, мм:

 

(58)

 

 

 

Определим отрезок Ва, мм:

 

(59)

 

 

 

Определим отрезок Вb, мм:

 

(60)

 

 

 

 

1.6.3 Построение политроп сжатия и расширения

 

 

При построении политроп сжатия и расширения вычисляется ряд точек для промежуточных объемов (положений поршня), расположенных между Vc и Va по уравнению политропы:

 
 

(61)

 

 

 

 

Для политропы сжатия:

 

(62)

 

 

(63)

 

,

 

где: рх –давление в искомой точке процесса сжатия;

Vx – объем в искомой точке процесса сжатия;

 

 

Отношение  изменяется в пределах от ε до 1.

 

С учетом масштаба, рхс, мм:

 

(64)

 

 

 

Определим исходное давление, рхс, МПа:

 
 

(65)

 

 

 

 

 

Остальные расчеты аналогичны. Результаты сводим в таблицу 1.

Для политропы расширения:

 

(66)

 

 

,

 

где: рх –давление в искомой точке процесса расширения;

Vx – объем в искомой точке процесса расширения;

 

 

Отношение  изменяется в пределах от 1 до δ.

 

С учетом масштаба, рхс, мм:

 

(67)

 

 

 

Определим исходное давление, рхс, МПа:

 
 

(68)

 

 

 

 

 

Остальные расчеты аналогичны. Результаты сводим в таблицу 1.

 

Таблица 1 – Построение политроп сжатия и расширения

№ точ.

Политропа сжатия

Политропа расширения

ОХ, мм

ОВ/ОХ

рхс, мм

рхс, МПа

ОХ1, мм

ОВ/ОХ1

рхс, мм

рхс, МПа

0

10,7864

12

42,5

2,123

11,4659

11,29

117,9

5,894

1

22,6514

5,71

15,7

0,785

23,26295

5,56

49,4

2,469

2

34,5164

3,75

8,9

0,447

35,06

3,69

29,8

1,491

3

46,3814

2,79

6

0,301

46,85704

2,76

20,9

1,043

4

58,2464

2,22

4,4

0,222

58,65409

2,21

15,8

0,792

5

70,1114

1,85

3,5

0,173

70,45113

1,84

12,6

0,632

6

81,9764

1,58

2,8

0,14

82,24818

1,57

10,4

0,522

7

93,8414

1,38

2,3

0,117

94,04523

1,38

8,9

0,443

8

105,706

1,22

2

0,1

105,8423

1,22

7,7

0,383

9

117,571

1,1

1,7

0,086

117,6393

1,1

6,7

0,336

10

129,436

1

1,5

0,076

129,4364

1

6

0,299

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6.4 Скругления индикаторной диаграммы

 

 

Индикаторная диаграмма действительного цикла отличается от теоретической более плавным характером изменения давления.

Скругляются следующие участки индикаторной диаграммы:

- участок в конце процесса сжатия с определением положения точки с/, соответствующей началу фазы видимого сгорания, и точки с//, соответствующей действительному значению давления в момент достижения поршнем ВМТ;

- участок в начале процесса расширения с определением положения точки zд, соответствующей моменту достижения действительного максимального давления рzд после прохождения поршнем ВМТ;

- участок в конце процесса расширения, вид которого зависит от фаз газораспределения.

 

 

 

 

2 Кинематика и динамика КШМ

 

 

2.1 Расчет кинематических параметров КШМ

 

 

2.1.1 Перемещение поршня

 

 

Определим перемещение поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала двигателя с центральным кривошипно – шатунным механизмом, Sx, мм:

 

(69)

 

,

 

где: φ – угол поворота кривошипа, отсчитываемый от оси цилиндра;

λ – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;

R – радиус кривошипа;

 

 

Остальные расчеты аналогичны. Результаты сводим в таблицу 2.

 

 

2.1.2 Скорость поршня

 

 

Определим скорость поршня, в зависимости от угла поворота коленчатого вала двигателя с центральным кривошипно – шатунным механизмом, υx, м/сек:

 

(70)

 

,

 

где: ω – угловая скорость кривошипа, рад/сек;

 

(71)

 

 

 

 

Остальные расчеты аналогичны. Результаты сводим в таблицу 2.

Определим среднюю скорость поршня, υср, м/с:

 

(72)

 

 

 

Определим максимальную скорость поршня, υмах, м/с:

 

(73)

 

 

 

Определим отношения скоростей, Δ:

 

(74)

 

 

 

 

2.1.3 Ускорение поршня

 

 

Определим ускорение поршня при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя, jп, м/с2:

 
 

(75)

 

 

 

 

 

Определим максимальное значение ускорения поршня, jmax, м/с2:

 
 

(76)

 

 

 

 

Остальные расчеты аналогичны. Результаты сводим в таблицу 2.

Определим минимальное значение ускорения поршня, jmin, м/с2:

 

(77)

 

 

 

Таблица 2 – Расчет кинематических параметров КШМ

j , о

в натуральных величинах

Sx, мм

υп, м/с

j, м/с2

0

0

0

5242

10

1,3

3,6

5110

20

5

7

4726

30

11

10,1

4120

40

19

12,7

3336

50

28,6

14,7

2433

60

39,3

16,1

1474

70

50,8

16,8

522

80

62,5

16,8

-366

90

74,1

16,3

-1147

100

85,1

15,3

-1789

110

95,3

13,9

-2279

120

104,3

12,2

-2621

130

112,1

10,2

-2831

140

118,6

8,2

-2938

150

123,6

6,2

-2973

160

127,1

4,1

-2970

170

129,3

2,1

-2955

180

130

0

-2948

190

129,3

-2,1

-2955

200

127,1

-4,1

-2970

210

123,6

-6,2

-2973

220

118,6

-8,2

-2938

230

112,1

-10,2

-2831

240

104,3

-12,2

-2621

250

95,3

-13,9

-2279

260

85,1

-15,3

-1789

270

74,1

-16,3

-1147

280

62,5

-16,8

-366

290

50,8

-16,8

522

300

39,3

-16,1

1474

310

28,6

-14,7

2433

320

19

-12,7

3336

330

11

-10,1

4120

340

5

-7

4726

350

1,3

-3,6

5110

360

0

0

5242

 

 

2.2 Динамический расчет кривошипно – шатунного механизма

 

2.2.1 Силы давления газов

 

Силы давления газов определяются для каждого угла поворота коленчатого вала по свернутой индикаторной диаграмме путем перестроения её в развернутую по методу профессора Ф.А. Брикса.

Определим поправку Брикса в масштабе, ΔБ :

 

(78)

 

 

 

На свернутой индикаторной диаграмме для определения положения кривошипа коленчатого вала определяется длина отрезка от линии атмосферного давления до линии рассматриваемого процесса (впуска, сжатия, расширения, выпуска), а затем отрезок переносится на развернутую диаграмму и откладывается на вертикали соответствующего угла поворота коленчатого вала. Полученные точки индикаторной диаграммы соединяются сплошной линией.

По развернутой индикаторной диаграмме через каждые 100 угла поворота кривошипа определяются значения рГ, которые заносят во вторую графу сводной таблицы динамического расчета КШМ.

Определим площадь поршня, FП, м:

 

(79)

 

 

2.2.2 Приведение масс частей кривошипно – шатунного механизма

 

 

Определим величину массы, совершающей возвратно – поступательные движения, mj, кг:

 
 

(80)

 

 

 

,

 

где, тП – масса поршня, кг;

тШП  - масса шатунной группы, сосредоточенной на оси поршневого пальца;

 

 
 

(81)

 

 

 

,

 

где: тШ – масса шатунной группы, кг;

 

 

 

 

Определим величину массы, совершающей вращательное движения, mr, кг:

 

(82)

 

,

 

где, тК – неуравновешенная масса коленчатого вала, кг;

тШК  - масса шатунной группы, сосредоточенной на оси кривошипа;

 

 
 

(83)

 

 

 

,

 

 

 

2.2.3 Силы инерции

 

 

Определим удельную силу инерции в зависимости от угла поворота коленчатого вала, рj, МПа:

 

(84)

 

 

 

Остальные расчеты аналогичны. Результаты сводим в таблицу 3.

 

 

2.2.4 Суммарные силы, действующие в кривошипно – шатунном механизме

 

 

Определим удельную суммарную силу, сосредоточенную на оси поршневого пальца, р, МПа:

 

(85)

 

 

 

Остальные расчеты аналогичны. Результаты сводим в таблицу 3.

Определим удельную нормальную силу, действующую на стенки цилиндра, pN, МПа:

 

(86)

 

,

 

где: β – угол поворота шатуна относительно оси цилиндра;

 
 

(87)

 

 

 

 

 

 

Остальные расчеты аналогичны. Результаты сводим в таблицу 3.

 

 

Определим удельную силу, действующую по оси шатуна, pS, МПа:

 

(88)

 

 

 

Остальные расчеты аналогичны. Результаты сводим в таблицу 3.

Определим удельную радиальную силу, направленную по радиусу кривошипа, рК, МПа:

 

(89)

 

 

 

Остальные расчеты аналогичны. Результаты сводим в таблицу 3.

Определим тангенциальную силу, рТ, МПа:

 

(90)

 

 

 

Остальные расчеты аналогичны. Результаты сводим в таблицу 3.

Определим крутящий момент одного цилиндра, Мкрц, Н·м:

 

(91)

 

,

 

где: Т – тангенциальная сила;

 
 

(92)

 

 

 

 

 

Остальные расчеты аналогичны. Результаты сводим в таблицу 3.

 

Таблица 3 – Динамический расчет КШМ двигателя

j , о

Δрг, МПа

рj, МПа

р, МПа

рN, МПа

рS, МПа

рК, МПа

рТ, МПа

Т, кН

Мкр.ц

0

0,02

-1,52

-1,50

0,00

-1,50

-1,50

0,00

0,00

0,00

10

-0,04

-1,48

-1,52

-0,07

-1,52

-1,48

-0,34

-3,38

-219,50

20

-0,04

-1,37

-1,41

-0,14

-1,42

-1,28

-0,61

-6,12

-397,55

30

-0,04

-1,19

-1,23

-0,17

-1,25

-0,98

-0,77

-7,71

-500,87

40

-0,04

-0,97

-1,01

-0,18

-1,02

-0,65

-0,79

-7,91

-514,06

50

-0,04

-0,71

-0,75

-0,16

-0,76

-0,35

-0,68

-6,78

-440,83

60

-0,04

-0,43

-0,47

-0,12

-0,48

-0,13

-0,46

-4,65

-301,95

70

-0,04

-0,15

-0,19

-0,05

-0,20

-0,02

-0,20

-1,98

-128,89

80

-0,04

0,11

0,07

0,02

0,07

-0,01

0,07

0,69

44,66

90

-0,04

0,33

0,29

0,09

0,30

-0,09

0,29

2,93

190,63

100

-0,04

0,52

0,48

0,14

0,50

-0,22

0,45

4,49

291,67

110

-0,04

0,66

0,62

0,17

0,64

-0,37

0,53

5,27

342,48

120

-0,04

0,76

0,72

0,18

0,74

-0,52

0,53

5,35

347,73

130

-0,04

0,82

0,78

0,17

0,80

-0,63

0,49

4,89

318,09

140

-0,04

0,85

0,81

0,15

0,83

-0,72

0,41

4,09

265,97

150

-0,04

0,86

0,82

0,12

0,83

-0,77

0,31

3,11

202,30

160

-0,04

0,86

0,82

0,08

0,82

-0,80

0,21

2,07

134,66

170

-0,04

0,86

0,82

0,04

0,82

-0,81

0,10

1,03

66,94

180

-0,04

0,85

0,81

0,00

0,81

-0,81

0,00

0,00

0,00

190

-0,02

0,86

0,84

-0,04

0,84

-0,83

-0,11

-1,06

-68,66

200

0,01

0,86

0,87

-0,08

0,87

-0,85

-0,22

-2,19

-142,53

210

0,02

0,86

0,88

-0,12

0,89

-0,83

-0,33

-3,34

-216,82

220

0,03

0,85

0,88

-0,16

0,90

-0,78

-0,44

-4,44

-288,58

230

0,05

0,82

0,87

-0,19

0,89

-0,71

-0,54

-5,45

-354,34

240

0,08

0,76

0,83

-0,21

0,86

-0,60

-0,62

-6,20

-403,29

250

0,11

0,66

0,77

-0,21

0,80

-0,46

-0,66

-6,58

-427,45

260

0,17

0,52

0,69

-0,20

0,72

-0,32

-0,65

-6,48

-421,49

270

0,26

0,33

0,59

-0,17

0,62

-0,17

-0,59

-5,94

-386,19

280

0,39

0,11

0,49

-0,14

0,51

-0,05

-0,51

-5,10

-331,30

290

0,57

-0,15

0,42

-0,11

0,44

0,04

-0,44

-4,37

-283,88

300

0,88

-0,43

0,46

-0,11

0,47

0,13

-0,45

-4,53

-294,31

310

1,46

-0,71

0,76

-0,17

0,77

0,36

-0,69

-6,87

-446,83

320

2,41

-0,97

1,44

-0,26

1,46

0,93

-1,13

-11,31

-734,84

330

3,92

-1,19

2,73

-0,39

2,75

2,17

-1,70

-17,01

-1105,92

340

5,48

-1,37

4,11

-0,40

4,13

3,73

-1,78

-17,82

-1158,46

350

7,96

-1,48

6,48

-0,32

6,49

6,32

-1,44

-14,39

-935,63

360

13,12

-1,52

11,60

0,00

11,60

11,60

0,00

0,00

0,00

370

14,04

-1,48

12,56

0,61

12,58

12,27

2,78

27,92

1814,59

380

9,24

-1,37

7,87

0,76

7,91

7,14

3,40

34,13

2218,35

390

5,59

-1,19

4,40

0,62

4,44

3,50

2,74

27,45

1784,35

400

3,61

-0,97

2,64

0,48

2,68

1,71

2,07

20,74

1347,80

410

2,39

-0,71

1,68

0,37

1,72

0,80

1,52

15,29

993,85

420

1,66

-0,43

1,23

0,31

1,27

0,35

1,22

12,25

796,25

430

1,23

-0,15

1,07

0,29

1,11

0,09

1,11

11,13

723,59

440

0,93

0,11

1,04

0,30

1,08

-0,11

1,08

10,78

700,89

450

0,74

0,33

1,07

0,31

1,11

-0,31

1,07

10,71

695,83

460

0,60

0,52

1,12

0,32

1,16

-0,51

1,04

10,48

681,14

470

0,51

0,66

1,17

0,32

1,21

-0,70

0,99

9,90

643,19

480

0,44

0,76

1,20

0,30

1,23

-0,86

0,89

8,90

578,64

490

0,38

0,82

1,20

0,26

1,23

-0,98

0,75

7,54

489,99

500

0,34

0,85

1,19

0,22

1,21

-1,05

0,60

6,01

390,48

510

0,31

0,86

1,17

0,17

1,19

-1,10

0,44

4,45

289,18

520

0,28

0,86

1,14

0,11

1,15

-1,11

0,29

2,88

187,47

530

0,23

0,86

1,08

0,05

1,08

-1,08

0,14

1,37

88,73

540

0,16

0,85

1,01

0,00

1,01

-1,01

0,00

0,00

0,00

550

0,07

0,86

0,92

-0,04

0,92

-0,92

-0,12

-1,16

-75,62

560

0,03

0,86

0,89

-0,09

0,89

-0,86

-0,22

-2,24

-145,49

570

0,02

0,86

0,88

-0,12

0,89

-0,82

-0,33

-3,33

-216,33

580

0,02

0,85

0,87

-0,16

0,88

-0,77

-0,44

-4,38

-284,65

590

0,02

0,82

0,84

-0,18

0,86

-0,68

-0,52

-5,25

-341,30

600

0,02

0,76

0,78

-0,19

0,80

-0,56

-0,58

-5,77

-375,27

610

0,02

0,66

0,68

-0,18

0,70

-0,41

-0,57

-5,75

-373,93

620

0,02

0,52

0,54

-0,15

0,56

-0,24

-0,50

-5,02

-326,41

630

0,02

0,33

0,35

-0,10

0,36

-0,10

-0,35

-3,50

-227,78

640

0,02

0,11

0,12

-0,04

0,13

-0,01

-0,13

-1,28

-83,10

650

0,02

-0,15

-0,13

0,04

-0,14

-0,01

0,14

1,39

90,51

660

0,02

-0,43

-0,41

0,10

-0,42

-0,12

0,41

4,08

265,13

670

0,02

-0,71

-0,69

0,15

-0,70

-0,33

0,62

6,26

407,12

680

0,02

-0,97

-0,95

0,17

-0,97

-0,62

0,74

7,46

484,97

690

0,02

-1,19

-1,18

0,17

-1,19

-0,94

0,73

7,35

477,74

700

0,02

-1,37

-1,35

0,13

-1,36

-1,23

0,59

5,87

381,48

710

0,02

-1,48

-1,46

0,07

-1,47

-1,43

0,32

3,25

211,56

720

0,02

-1,52

-1,50

0,00

-1,50

-1,50

0,00

0,00

0,00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.5 Диаграмма суммарного крутящего момента

 

 

Величина и характер крутящих моментов по углу ПКВ для всех цилиндров двигателя одинаковы, поэтому для определения суммарного крутящего момента достаточно иметь кривую крутящего момента одного цилиндра. При построении кривой суммарного крутящего момента Мкр многоцилиндрового двигателя суммируют кривые моментов каждого цилиндра, сдвигая одну кривую относительно другой на угловой интервал Θ, соответствующий интервалу между рабочими ходами в отдельных цилиндрах.

Определим угловой интервал Θ:

 

(93)

 

,

 

где: i – число цилиндров двигателя;

 

 

Определим крутящий момент двигателя на номинальном режиме работы, Мкр, Н·м:

 

(94)

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

 

Результатом выполнения курсового проекта стало закрепление и конкретизация знаний по специальности,  умение выполнять тепловой и динамический расчет двигателя внутреннего сгорания.

Проведя необходимый расчет, можно сделать вывод, что данный двигатель внутреннего сгорания полностью подходит для использования его в реальности.

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

 

 

1) Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие для вузов. – 2 – е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1980. – 400 с., ил.

2) Двигатели внутреннего сгорания. Том II. Конструкция и расчет. Под ред. проф. А.С. Орлина изд. 2 – е доп. и перераб. Государственное научно – техническое издательство машиностроительной литературы. Москва 1957 г.

3) Учебное пособие по курсовому проектированию тракторов и автомобилей. Часть 1. Методика выполнения теплового и динамического расчетов  двигателей. Оренбург 2006 г.

 

Содержание архива 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Скачать:  У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Категория: Курсовые / Курсовые машиностроение

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.